Система энергоснабжения электрических железных дорог переменного тока Советский патент 1976 года по МПК B60M3/00 

Изобретение отнсх;ится к электрификации железных дорог, может быть использовано для усиления системы энергоснабжения дорог переменного тока.

Известна система энергоснабжения, содер жащая трансформаторы, контактную сеть и рельсы. Трансформаторы понижают напряжение сети первичного энергоснабжения до напряжения подвижного состава. Через контактную сеть и рельсы энергия передается электроподвижному составу при его напряжении.

При комплексной электрификации железных дорсг и прилегающих районов в СССР на каждой тяговой подстанции, как правило, устанавливают два трехфазных трехобмоточ- ных трансформатора. В период малых нагрузок питание подается от одного трансформатора, при больших нагрузках параллельно вклю-ается второй трансформатор. Удаленные районные потребители питгцотся от третьих обмоток трансформаторов подстанций. Потребители, расположенные вдоль пути, питаются по системе,|Два прев ода-ре лье.

Сравнительно низкое напряжение электроподвижного состава 01 раничшзает район

;действия такой системы. При возможности

иметь на подстанциях практически неограниченную -мощность существующая система ограничивает расстояние между подстанциями на вновь электрифицируемых линиях изза больщих потерь напряжения и энергии в тяговой сети и опасности перегрева прово- ;дов. На ранее электрифицированных линиях наличии резерва трансформаторной мощности с ростом интенсивности движения и веса поездов эти причины ограничивают пропускную и провозную способность линий, чт -приводит к необходкмостн в усилении су к шествующей системы энергоснабжения.

Усиление существующей системы энерго,снабжения с помощью усиливающего фидера, Включенного параллельно контактной подвеске, даже при полном использовании активного материала проводов снижает сопротивление тяговой сети примерно на 2О%. Поэтому эффективность такого способа невелика и он не нащел практического применения.

Пел Hv3(:)6peTSHiiH - усиление системы энергоспабженяя путем передачи энергии злектропоявижному составу повышенным наup5D.)eM. В прьдлагаемой системе на подстаньпи ;аае т повы8 обмотки двух трансформаторов соединены последовательно и включен, ме}к лТу кон.тнктнь м проводом и yci-mnBarouiHN фидером, на фидерной зон&установлены авто1 рансформаторы, последовательные обмотки которых включены между усиливающим 4|идером и рельсом, а общие - между рельсом н контактным проводом, причем одю трансформатор включен с трупной соелинеНИИ первичной и тяговой обмоток У/Д-11 а другой -Y /Д -1. Такое соединение трансформато{)оп нозво ляат cur..nipoiuiTb Haj pyaKv источпиког ничч-пшя и умегПИШть падение кап ряжен I;H o6i: ai-HDU последовательности п линии передачи чег здованием присоединения к высоковольгпо линии наименее пагру ке1И(оп ijiaobi Трансфор; 1ато1:)а;; и итать нотяг oiibi е п от1) :битоли -.Л i-ptTbeii обмотки трехфазн1,1х т1Ч Нсфор; ;аторОБ и по С стеме„два провода -.. р.олье от т гговой обмотки олпого из после довательно соед П1енных трансфогжигтороз. Наличие /шух нанряжепи на нодстан 1ип ялс. во-зможпость нитать от одной подс;таицип без доиоличтельного оборудовали, фидерную зону с существующей системою эпергоснаг;- 1:-;;ения и усиленную фидерную зону, что позвол51ет ус|-:.1:г1зать ся-дельные фидернь е зоны в 6oiionvto и необходимости переходить от огстемы с тювьниенным напряжением к сбыл НОЙ сис)-еме. Когда моип;ость трансформаторов подста ПИЙ не ли Н1Тируют, затраты на усиление p;uiee злектр1 41инированных линий в основ)о оп))еделяются затратами на усиливающий фидер В.-1сокого нанряжен1я и на автотранс форматоры. Передача энерпи повьпленным напряжени к электронодаижному составу, удаленному о подстанпии, при усилении ранее электрифиии лини; дает но.ложител1л- ый благодаря спижению потерь энергии в THroB сети, а также гк.шыщению скорости д1-1иже. ПИЯ поездов при более высоком напряжении г. тягоаоГ cefH. При этом примерпо в два спижаеася ток в контактггой подвеске, что у: епьи:ает пагрев проводов. Более выcoKjus уровень нанр гукения в тягово1 1 сети опрс деля1..тся N.eHbuniMn потерями его, что Di ;- iBaHo значительным снижением индуктипного соп11отиплеипя сети по сравнерл с пара;1Л Лг.. пoдключeниe усиливаклае го фидера контактной нодвески из-за сбли(:е 1П1Я i обратного проводов .ет элсктромапнггпое влияние электрнфикирогг,- п дороги на тчродо.И.ные .пинии и)лой мощности Меньшие потери напряжения в тягоюй сети Л в .хзможность минимизации их увеличением числа автотрансформаторов позволяют отказаться от стонронентного резервирования трансформаторной мощности подстанпии и использотдать мощность соседних подстанций, На фи 1 изображена приннипнальная схема системы энергоснабжения;, на фиг 2 - ynfjDineHHaH схема чередования 3arpyv3KH, фаз линии перолачи;, на фиг. 3 - векторная диаграмма лапрФкэний Tflroisoj г.:одстенпии и токораспре;:1:7;тения в системе знергоснаб- на (. 4 -- схема питания тяговой сети при от-клк|1е1н и одного тр нсформатора на подстанции. Для бол|,;11ей пнглялности на схеме нрисоедипенин т|)алп|)|;)рматороз 1 ii 2 к контактной сети 3, питающему ф-илеру 4 и рельсу 5 условно принято, что первичная и тяговые Лмотьл лмекгг против он оло/кную памот,ку. I 1уппа сс;(д;1т;с-(1) /lL - получена одно1:менно:1 уи.о/пюй лере;,{а|)кировкой выводоБ лергулчпой и тяговой обмоток стандарт- пого трансфСрматопа, имеюги.его группу сое - ДППеП1::Й У/ -- 1 . Тяговь е обмотки двух (раз трапсфо| матоКонтактная сеть по обе стороны ст лодстапцпи пр1(соед пзена через шины 6 к двум фазам одного трансформатора, а усиливающие фидера через шины 7 ™ к двум фазам .цруг ого трансформатора. Автотрансформаторы 8 расположены вдоль фидерной зоны и подкллочены к контактному проводу, успливаюлцему фидеру и рельсу. Нагрузку питающей линии симметрируют, как и при существующей системе, чередова нием присоед|шения к линии наименее нагру желной фазы трансформаторов. В качестве . примера на фиг. 2 показано присоединение к линии трех нодстагший. Фаза линии пе- . редачи, на которую приходится наимен 5шая наг рузка от данной подстанции, отмечена звездочкой. С рельсом соединен один и тот же вывод тяговой обмотки обоих транс(})ормато}юв {вывод с по заводской маркировке), что cyiuccTBeniTO упрощает перемонтаж нодстанпий н.ри усилении у/ке электр -гфицирован. . в этом случае пере онтаж заключается в пересоединении двух фаз с пер вигной стороны одноз о трансформатора (на фиг. 1 фглзы А и Т/ трансформат ра 2), секниснировш-ни шин 27,5 кв на две секшп G п 7, и в монтаже .хвух 4|И- neijoB 9 и 10 для полк.почения к секции 7 yciiJiiniaioniero фидера 4, Как р.идно из векторной диаграммы (кг. 3), последовательное включение двух вторичных обмоток трансформаторов с груп пами соединения обмоток V/A-11 и позволяет получить удвоенное напряжение двух фаз, питающих тягсл уго сеть по разны стороны от подстанции. Распределение тока по фазам трехфазных трансформаторов при этом такое же, как и при двух параллельно включенных трансформаторах. При той же мощности тяговой нагрузки из-за большего в два раза напряжения TDK плеча питания в два раза меньше суммы токов электрических локомотивов. Следовательно, при том же распределении нагрузки подстанции по фазам высок сеольтной линии, что и при существующей системе, на стороне 27, 5 кв каждого траисфсрматора, а потому и на третьей обмотке район- ных потребителей при последовательном соединении двух обмоток трехфазных трансформаторов практически та же несимметрия напряжений, что и при параллельной работе трансформаторов в обычной системе. На фиг. 3 показано, что мощность передается к автотрансформаторам, между которыми находится электрический JIOKOMOгив 11, напряжением 50 кв. Автотрансс1)орматорами удвоенное напряжение снижается |ДС) напряжения локомотивов 25 кв. Рассмотрим работу предложенной сис темы в вынужденных режимах. При выпадании подстанции происхэцитодностороннее питание удаленной фидерной зоны повышенным напряжением от соседлих подстанций. В этом случае по загрузке проводов и по режиму напряжения в контактной сети пред лагаемая система значительно выгоднее существующей, так как мощность к подвиж ному составу подается при удвоенном напряжении, При отключении на подстанции трансформатора, к которому присоединены усиливаю щие фидеры (см. например, фиг 2 - транс форматор 1 на средней подстанции), будем иметь схему, показан1гую на фиг. 4, Если поезд находится в районе середины фидерной зоны (наихудщий режим по уровню напр жения в контактной сети), ближайщие к аварийной подстанции автотрансформаторы работают как повыщающие. В этом случае система повыщенного напряжения сохраняет ся на большей части фидерной зоны. Напряжения на токоприемниках подвиж- чого состава в районе середины фидерной зоны выше, чем при существующей системе. Поскольку ссэтротсвленкя участков с двумя проводами, прплегаюшик.и к аварийной подстанции, больше, чем их же сопротивления в ифмальнок- режиме, большую нагрузку принимают на себя соседние подстанции. Следовательно, по нагрузке аварийной подстанции и участка с двумя про водами между аварийной подстанцией и ближайшим к ней автотрансформатором условия лучше, чем при существующей С1 стеме. При отк.гшэченин на подстанции трансформатора, к которому присоединена контактная сеть (cMj например, фиг. 2 - трансформатор 2 на сре,Щ1ей подстанции), ближайшие к авар 1йной подстанции автэтрапсфо1 маторь; работают в трансформатО1 ном режИ ме. При значительных размерах дпиженпя или прп тяжелых поездах они кюгут перегрузиться. Избежать этого мохжно двумя путям.и перейти к схеме с отключенной no;vстанцие : iinn привести группу р пб от осп особ- ного трансформатора в соотвотствие с группой соедннення об х .оток отключенного трап- cфop штopa и нерейти к схеме, показанной на фиг, 4. В последнег-.i сплчае необходимо предусмотреть всхзмо/кность оперативного перек,лючения двух фаз на парвпчной стфо- не-оставщег ося в рапотг тpaнcфDp втopa и соединения шин 6 и 7 (см, фиг, 1). Ф о р 1 у я а 3 о о р е т е и и я .1. Система энергоснабжения э.чектри- ческих елезпь х иерелшнного тока, ержащая два трехфазных трансформатора с напряжением тяговэ ; обмотки, соответст вующим папряжению MexNAy контактным проводом и рельсом, контактную сеть, усиливающий фндер и рельсы, о т л и ч а. ю ui а . я с я тек;, что, с цг чью ее усиления, на падстанц1 п две тяг:)Бые эбмотки двух тран сформаторов последовательно и включены между коитактны,м проводом и усилнвающ11М фидером, на фидерной зоне, установлены автотрансформпторы, последовательные обмэтки ксторых ок.иочены меж- ру усиливающим 4пп-эрс 1 pe.ibcoM, а общие - между рельсо.х} ti контактным проводом. 2, Система Э11ергоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью сохранения cnNiMCTpi-poBanim }и1грузки сети первичного энэргэснаб :-:С;П1Я, трансформатор включен с группой сэ9линет)ий первичной и тяговой Y/ij - 11, а друг ой 1.

«ss

CSI

OQ

f-j